Propylene oxide: công thức, tính chất, ứng dụng và sản xuất

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 05:46

Propylene oxide là một trong những sản phẩm của quá trình tổng hợp hữu cơ. Khối lượng tiêu thụ của hợp chất này không ngừng tăng lên, vì nó là nguyên liệu để thu được các sản phẩm hóa học có giá trị. Có một số công nghệ để tổng hợp công nghiệp chất này.

Thông tin chung

Propylene oxide, hoặc propylene oxide, ở điều kiện bình thường là một chất lỏng trong suốt với mùi thanh tao đặc trưng. Nó được đặc trưng bởi các phản ứng cộng, có liên quan đến việc dễ dàng mở vòng epoxy ba ghi nhớ trong cấu trúc của nó. Do tính chất này, hợp chất này phản ứng với nhiều chất và là một trong những sản phẩm quan trọng nhất, sau đó được sử dụng để thu được nhiều nguyên liệu khác.

Công thức thực nghiệm của propylen oxit là C₃H₆O. Từ đồng nghĩa với tên của hợp chất này là metyloxiran; 1, 2 - propylen oxit; 1, 2 - epoxypropan.

Tính chất vật lý

Các đặc điểm vật lý chính của chất này là:

• mật độ (trong điều kiện bình thường) - 859kg / m³;
• điểm sôi - 34,5 ° С;
• nhiệt dung - 1,97 J / (kg ∙ K);
• chiết suất - 1, 366;
• độ nhớt động lực (ở 25 ° С) - 0,28;
• giới hạn dễ cháy ở nồng độ thấp hơn - 2-21% (theo thể tích).

Độc

Chất thuộc loại nguy hiểm thứ hai, MPC trong nước là 0,01 mg / l. Tiếp xúc với propylene oxide có thể gây ra các rối loạn sau:

• kích ứng da và niêm mạc;
• suy giảm khả năng phối hợp các chuyển động;
• rối loạn tuần hoàn;
• Suy nhược thần kinh trung ương;
• bỏng giác mạc;
• tê;
• hôn mê.

Hợp chất này cũng gây ung thư, gây đột biến và gây độc tế bào.

Tính chất hóa học

Các tính chất hóa học của propylene oxide bao gồm:

• hòa tan - tốt trong hầu hết các dung môi hữu cơ và trong nước;
• phản ứng với nước tạo ra propylene glycol;
• trong phản ứng với rượu và phenol, ete glycol thu được;
• phản ứng với axit chứa nhóm cacboxyl tạo ra este (với sự có mặt của kim loại kiềm);
• trùng hợp với sự tham gia của chất xúc tác (kiềm, rượu, phenol và các chất khác) dẫn đến sự hình thành oxit polypropylene có trọng lượng phân tử cao.

Trong ngành công nghiệp hóa chất, chất đồng trùng hợp với ethylene oxide và propylene glycol có tầm quan trọng lớn nhất. Propylen thu được là kết quả của quá trình hydrat hóa propylen oxit khi đun nóng đến 200 ° C, dưáp suất 16 atm và có mặt kiềm. Sản phẩm cuối cùng cũng chứa khoảng 20% polypropylene glycol.

Đơn

Propylene oxide được sử dụng cho các mục đích sau:

• tổng hợp các thành phần cho nhựa polyester, polyme giống cao su và polyurethane, được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, phụ tùng ô tô, đồ nội thất, sản phẩm thể thao, lớp phủ, cách nhiệt, ngành công nghiệp giày dép;
• sản xuất dung môi ete propylene glycol, chất bôi trơn và dầu phanh, thuốc diệt côn trùng;
• tiệt trùng thiết bị y tế, sản phẩm thực phẩm đóng gói;
• sản xuất chất tẩy rửa, chất nhũ hóa và chất khử nhũ tương cho nhu cầu kỹ thuật.

Sản xuất

Ở quy mô công nghiệp, việc thu được propylene oxide được thực hiện theo một số cách:

• Khử clo trong dung dịch axit hypoclorơ, tiếp theo là xà phòng hoá propylen clorohydrin và cô lập sản phẩm cuối cùng (khử clo). Nhược điểm của phương pháp này là nguyên liệu đắt tiền (clo và vôi tôi), cũng như tạo thành một khối lượng lớn clorua canxi ở dạng hòa tan.
• Quá trình oxy hóa propylene bằng cumene hydroperoxide. Công nghệ này được đặc trưng bởi mức độ sản phẩm cao (lên đến 99%).
• Tổng hợp đồng thời styren và propylen oxit. Kỹ thuật này đã được thành thạo trong công ty hóa dầu Nizhnekamskneftekhim. Nguyên liệu là etylbenzen. Nó bị oxy hóa bằng oxynhiệt độ 130 ° C, sau đó thu được hydroperoxit, phản ứng với propylen. Sau đó, quá trình khử methylphenylcarbinol được thực hiện với sự có mặt của titanium dioxide.
• Peroxide cách. Propylen bị oxy hóa bằng hydroperoxit hữu cơ (metylpropan và etylbenzen hoặc tert-butyl peroxit). Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ 100 ° C và áp suất 20-30 atm, cũng như có mặt chất xúc tác - molypden oxit.

quy trình NRPO

Từ những năm 2000, một công nghệ mới dựa trên hydrogen peroxide (quy trình HPPO) cũng đã được sử dụng trong sản xuất propylene oxide. Nó dựa trên quá trình oxy hóa trực tiếp propylene với H₂O₂. Trước đây, nhiều nhà khoa học đã cố gắng thu được sản phẩm này theo cách này để đơn giản hóa quy trình, giảm chi phí sản xuất và giảm số lượng sản phẩm phụ, nhưng các phương pháp đề xuất không có lợi và không an toàn.

Quá trình oxy hóa propylen được thực hiện trong lò phản ứng, nơi metanol peroxit với rượu metylic được sử dụng làm dung môi. Các lớp polyme hoặc hóa học của propylen được sử dụng làm nguyên liệu ban đầu. Phản ứng xảy ra trong chất xúc tác tĩnh ở nhiệt độ vừa phải và áp suất cao.

Ưu điểm của quy trình HPPO như sau:

• ít sản phẩm phụ;
• không có clo, là một chất phản ứng nguy hiểm và độc hại;
• tuổi thọ chất xúc tác dài;
• mức độ chuyển đổi cao (chuyển peroxide thành sản phẩm hoàn chỉnh) và tính chọn lọc của phản ứng hóa học;
• nạp dung môi tinh khiết để tái chế.

nhà sản xuất Nga

Ở Nga, propylene oxide chỉ được sản xuất tại hai doanh nghiệp:

• Công ty cổ phần Nizhnekamskneftekhim (đặt tại Tatarstan). 2 công nghệ đã được làm chủ ở đây - sự tổng hợp chung của С₈Н₈và C₃H 6_{O, cũng như phương pháp chlorohydrin (trộn propylene với clo, thu được propylene chlorohydrin trung gian và xử lý nó bằng sữa vôi).}
• Khimprom (thành phố Kemerovo).

Về khối lượng sản xuất, 99% chất thu được tại xí nghiệp đầu tiên.